中欧单层钢框架受压柱计算长度系数对比

计算长度系数法是结构稳定验算最常用的方法,用该法可避免复杂的整体结构的稳定计算,该法的核心是确定受压柱的计算长度,对此《钢结构设计规范》给出了一些相应的计算公式和表格,但这些公式和表格由于一些特定的假定有一定的适用范围,不适用于特殊情况下的柱的计算长度确定(不通用).对此本文给出了欧洲结构设计手册中的一些图表,这些图表能确定非规则情况下柱的计算长度系数,通过算例对比两国不同的算法.     

考虑轴力影响的多层框架柱计算长度

稳定计算中计算长度系数的确定是钢结构设计中常遇到的问题,对此《钢结构设计规范》给出了一些相关的计算公式和表格,但没考虑其他竖向构件和作用在这些构件上的荷载的影响,会导致有时过于保守或有时不安全的结果.本文通过推导下端固结无侧移层柱计算长度,绘制了快速查计算长度系数的图表,具有通用性好,计算直观简便,所得结果精确度高的优点.可作为规范公式和表格的一种补充.     

两层框架计算长度实用图表法

采用计算长度法进行钢结构设计和整体稳定性计算是目前大多数国家的常用方法,因此确定框架中柱的计算长度是研究框架稳定问题的关键。对此《钢结构设计规范》(下称《规范》)中给出了一些相关的表格和计算公式,但这些已有的表格和公式是以理想模型为基础有一定的适用范围。本文针对两层框架中当竖向构件和作用在其上的荷载不同时,《规范》中已不再适用的特殊情况,通过二阶位移法推导了相关公式并绘制成图表。利用这些图表可简便直观的快速确定具有较高精确度的计算长度系数,大大减少了设计的计算工作量。     

有吊车作用柱脚铰接门式刚架柱的计算长度

有吊车厂房中框架柱轴力和截面都呈阶形变化 ,对柱脚铰接的阶形柱的计算长度规范没有规定。通过对柱脚铰接的阶形柱的弹性屈曲分析 ,得到了框架柱平面内、平面外计算长度系数的表达式和计算表格 ,结果与有限元分析符合得很好。在此基础上 ,对计算长度系数公式进行了简化 ,结果对于工程设计人员进行框架柱的稳定性设计具有重要的指导意义。     

单管柱与格构柱组合式支撑架体系的稳定性研究

针对湖州奥林匹克体育场中单管柱与格构柱组合式支撑架体系,采用有限元分析方法对该体系的整体失稳特点、立柱计算长度系数的取值进行了分析;然后对影响双层单跨非对称框架结构整体稳定性的柱顶不对称荷载、柱刚度比、梁柱线刚度比三个因素进行了深入的研究,得到了以上因素下单管柱及格构柱计算长度系数理论解的图表,可以直观地查看到计算长度系数随各相关参数的变化规律,以供技术人员选用。同时,通过实例的对比分析,验证了以上计算长度系数图表的准确性和合理性。     

早龄期钢筋混凝土柱压弯性能有限元分析

以C40各龄期对称配筋钢筋混凝土柱为例,采用有限元软件ABAQUS分析各龄期钢筋混凝土柱的压弯性能,并得到相应的弯矩M-轴力N的相关曲线。建立了10组各龄期的钢筋混凝土柱模型,其中轴压模型1个,小偏心受压模型5个,大偏心受压模型3个,纯弯模型1个,每组均考虑龄期为1、3、7 d的情况。结果表明:混凝土龄期越早,有限元计算得出的弯矩M-轴力N的相关曲线与按早龄期强度套用规范公式计算得到弯矩M-轴力N的相关曲线相差越大。     

分离式支撑的稳定性研究

在钢结构设计中,确定受压构件的计算长度系数是稳定验算的重要步骤,而对于有支撑的压杆,GB50017-2003《钢结构设计规范》中仅仅给出了支撑在压杆中央的相关计算公式,并没有提及支撑杆刚度不同而造成压杆的不同失稳形式,也没有分析支撑刚度对临界压力的影响。文中针对这些不足,采用二阶位移法推导了相关公式、确定了分离式支撑的最小弹簧刚度并绘制了压杆稳定临界力随着支撑刚度变化的实用图表。这些图表可以确定相应支撑刚度对应的压杆计算长度,并能直观的从图表中看出计算长度随着支撑刚度的变化趋势。     

考虑柱间相互作用的阶形柱计算长度系数

柱间相互作用对阶形柱的稳定性有很大的影响,而我国现行规范及已有文献所给出的阶形柱计算长度系数的计算方法不能准确考虑该作用。利用等截面压杆的转角 位移方程得到阶形柱的刚度矩阵,由此推导了轴力对阶形柱刚度削弱的表达式,并构建了可考虑柱间相互作用的阶形柱计算长度系数的计算式。研究表明该计算长度系数计算式具有较高的精度,使用方便,可用于多跨框架的计算,同时也适用于柱高不等的情况。对钢梁起坡的山形门式刚架,给出了实用的计算方法,参数分析表明采用该方法计算得到的柱计算长度系数具有良好的精度,可满足设计需要。     

柱脚固接有吊车厂房门式刚架柱的计算长度

有吊车厂房中框架柱轴力和截面都阶型变化 ,对于柱脚固接的阶型柱 ,规范只给出了顶端铰支或固支时的计算长度系数 ,没能考虑梁对柱的约束作用。通过对柱脚固接阶型的弹性屈曲分析 ,得到了框架柱平面内、平面外计算长度系数的表达式和计算表格 ,结果与有限元分析符合较好。在此基础上 ,对计算长度系数公式进行了简化     

基于子结构模型的约束PEC柱抗火性能

利用有限元软件ABAQUS建立了包含部分梁、柱的约束PEC柱子结构温度场和力学分析模型,应用约束PEC柱的抗火试验数据验证了模型的合理性.对轴力作用下子结构在火灾下的受力性能进行了参数分析,分析了轴力比、轴向约束刚度、约束梁跨度、柱长度以及材料强度对子结构轴向位移和轴力的影响规律.结果表明:随着轴力比的增加,柱轴向变形峰值和轴力变化系数峰值减小;随着轴向约束的增加,柱轴力变化系数峰值增大,轴向位移峰值减小,高温压缩阶段的轴向位移趋于平缓;随着柱长度的增加,轴向位移峰值和轴力变化系数峰值略有增加;约束梁跨度、型钢屈服强度和混凝土抗压强度对柱轴向位移和轴力变化系数影响很小.     

厂房纵向抽撑时柱子的平面外计算长度

因工艺要求 ,经常会碰到厂房纵向在某一高度范围内不允许布置支撑的情况。对厂房纵向抽撑时的柱子平面外计算长度进行研究 ,对三种抽撑方式均给出了简单的计算公式和设计表格 ,供设计人员参考。     

柔性连接钢框架稳定分析的计算长度

根据钢框架柱稳定设计的计算长度概念,以部分框架为计算单元,用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的柔性,通过引入柔性连接刚度修正系数,建立了无侧移和有侧移柔性连接钢框架柱计算长度系数修正公式,其形式与我国钢结构设计规范(GB17—88)规定的计算长度稳定方程完全相同,可供工程设计人员使用.     

平板柱脚的转动刚度和柱的计算长度

平板柱脚在设计中通常作为铰接支座看待,而实际上却具有相当可观的转动约束作用。已发表的平板柱脚转动刚度的研究,大多结合框架柱的平面内稳定问题,本文则着重分析平板柱脚对轴心受压柱屈曲的约束作用。在细致分析现有试验资料的基础上提出转动刚度的计算公式,进而推出依据刚度系数得出柱计算长度系数的近似公式及利用规范表格查找这一系数的方法。为了进一步简化计算,又提出避开刚度计算直接采用0.75为计算长度系数的论证。最后,还分析了平板柱脚对轻型门式刚架柱平面外屈曲的约束作用,认为可以和平面内稳定一样取计算长度系数0.85。     

山形门式框架柱的计算长度的研究

山形门式框架由于斜梁有轴压力,柱的计算长度按《钢结构设计规范》GBJ18-88规定确定,对于斜梁倾角较小时,近似程度较好,当斜梁倾角较大时,误差就较大,而且偏于不安全,因此,本文就斜梁的轴压力,梁柱线刚度比,梁柱长度比等因素对山形门式框架柱的计算长度影响进行分析,分析结果表明上面三个因素对柱脚嵌固比柱脚铰支的计算长度影响严重的多,在钢结构设计中考虑这些因素的影响是必要的。     

内置十字加强板圆形钢管短柱在轴压作用下的力学性能研究

通过运用有限元分析软件MARC,分析了内置十字加强板圆形钢管短柱在轴压作用下弹塑性力学性能,目的是为了确定该类桥墩的有效失稳长度和短柱极限承载力及极限应变。分析时考虑了焊接残余变形和残余应力的影响,考察的参数有径厚比、Ls/D等参数。通过研究提出了短柱的有效失稳长度、极限强度和极限应变的关系式,为桥墩抗震性能评价提供了理论基础。     

考虑层与层相互支援的框架柱计算长度系数

框架稳定计算的传统假定导致梁对柱子的约束在上下柱之间按照柱子的线刚度分配，因此强柱反而得到更多的约束，与实际情况可能不符。本文放弃了传统计算长度系数法的三个理想化假定，提出了考虑层与层相互作用的框架柱计算长度的几乎精确的简单代数方法。对于两层框架，通过求解一个一元二次方程得到分配给各柱柱端的转动约束；对于三层框架，通过求解一个一元三次方程得到各柱柱端的转动约束；进而由传统公式计算或从规范附表查得μ值。对于更多层的情况，假设相邻层柱子远端的梁约束在上下柱之间按线刚度分配。可以得到很精确的薄弱层柱子计算长度系数。其它层柱子的计算长度系数则从各柱子计算长度之间存在的关系得到。由于这个模型引入了相邻层柱子远端的梁约束。因此可以考虑远端铰支或固定的情况。获得的结果在所有情况下满足工程要求的精度。     

带托板的现浇混凝土空心板-柱结构分析方法

根据板柱节点受冲切承载力的要求,现浇混凝土空心板-柱结构常需配置柱帽或托板。托板的配置使得等代梁刚度有所增大,为此针对配置托板的特点,根据力法基本原理,给出托板对等代梁抗弯刚度和固端弯矩的调整系数,并编制相关的表格。以某多层办公楼为算例说明了相关公式及图表的应用。     

轴压比超限时框架柱的恢复力模型研究

根据收集到的28根轴压比超限时框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的各位移角和刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值等之间的关系。根据轴压比超限时框架柱屈服的截面平衡条件推出的屈服柱顶水平位移和荷载、按《混凝土结构设计规范》(50010—2002)计算的柱顶水平峰值荷载及有关试验回归公式确定出框架柱的恢复力模型。研究表明:轴压比超限时试验骨架曲线强化段在水平轴上的投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比和剪跨比成反比;框架柱的强化刚度与弹性刚度的比值随着轴压比增大而逐渐减小,而随着配箍特征值增大和剪跨比增大而逐渐增大。框架柱最大荷载时的刚度及退化刚度与弹性刚度比值的绝对值随着配箍特征值增大而逐渐减小,而随着轴压比增大和剪跨比增大而逐渐增大;框架柱的卸载刚度和再加载刚度随位移幅值增加而退化,且在不同位移幅值下卸载刚度和再加载刚度的退化率与轴压比有关。本文建议的恢复力模型既可     

影响钢框架柱计算长度系数的因素

计算长度系数法避免了对结构做整体屈曲分析,因此得到广泛应用。钢框架柱的计算长度系数与多因素有关,体现在初始几何缺陷、荷载条件、节点连接刚度、支撑刚度、层间相互作用和二阶效应等方面。国内外的许多学者已经推导了一些框架柱的计算长度系数公式,但一般是在一定的假设条件下推导出来的,没有充分考虑影响框架柱的计算长度系数因素。通过综述这些因素的影响,为今后提出更精确的计算长度系数方法提供参考。